自私的基因:第四章 基因機器 · 1 線上閱讀

生存機器最初是作為基因的貯藏器而存在的。它們的作用是消極的——僅僅是作為保護壁使基因得以抵禦其敵手所發動的化學戰以及意外的分子攻擊。在古代，原始湯里大量存在的有機分子是它們賴以為生的「食料」。這些有機食物千百年來在陽光的有力的影響下孳生繁殖，但隨着這些食物的告罄，生存機器一度逍遙自在的生活也至此告終。這時，它們的一大分支，即現在人們所說的植物，開始利用陽光直接把簡單分子組建成複雜分子，並以快得多的速度重新進行發生在原始湯里的合成過程。另外一個分支，即現在人們所說的動物，「發現了」如何利用植物通過化學作用取得的勞動果實。動物要麼將植物吃掉，要麼將其他的動物吃掉。隨着時間的推移，生存機器的這兩大分支逐步獲得了日益巧妙的技能，來加強其生活方式的效能。與此同時，新的生活方式層出不窮，小分支以及小小分支逐漸形成，每一個小分支在某一特殊方面，如在海洋里、陸地上、天空中、地下、樹上或其他生命體內，取得高人一等的謀生技能。這種小分支不斷形成的過程，最終帶來了今日給人類以如此深刻印象的豐富多彩的動植物。

動物和植物經過進化都發展成為多細胞體，每一個細胞都獲得全套基因的完整拷貝。這個進化過程始於何時，為什麼會發生，整個過程經過幾個獨立的階段才得以完成，這一切我們都無從知道。有人以「群體」（colony）來比喻動植物的軀體，把它們說成是細胞的「群體」。我卻寧願把軀體視為基因的群體，把細胞視為便於基因的化學工業進行活動的工作單位。

儘管我們可以把軀體稱為基因的群體，但就其行為而言，各種軀體確實取得了它自己的獨特個性。一隻動物是作為一個內部協調的整體，即一個單位來進行活動的。我在主觀意識上覺得自己是一個單位而不是一個群體。這是意料中的事情。選擇的過程有利於那些能同其他基因合作的基因。為爭奪稀有資源，為吞食其他生存機器並避免讓對方吃掉，生存機器投身於激烈無情的競爭和鬥爭中去。

為了進行這一切競爭和鬥爭，在共有的軀體內存在一個中央協調的系統必然比無政府狀態有利得多。時至今日，發生於基因之間的交錯的共同進化過程已經發展到這一地步，以致個體生存機器所表現的集群性（communal nature）實質上已不可辨認。事實上，很多生物學家都不承認存在這種集群性，因此也不同意我的觀點。

就本書在後面章節中提到的種種論點的「可靠性」（新聞工作者用語）而言，幸而這種分歧在很大程度上是學術性的。如果我們在談論生存機器的行為時反覆提到基因，那未免會使人感到厭煩，事實上也沒有必要這樣做；正如我們談論汽車的性能時提到量子和基本粒子反覺不便一樣。實際上，把個體視為一個行為者，它「致力」於在未來的世代中增加基因的總量，這種近似的說法在一般情況下自有其方便之處。而我使用的亦將是簡便的語言。除非另作說明，「利他行為」與「自私行為」都是指某一個動物個體對另一個動物個體的行為。

這一章將論述行為，即生存機器的動物分支廣泛利用的那種快速動作。動物已經變成活躍而有進取心的基因運載工具——基因機器。在生物學家的詞彙里，行為具有快速的特性。植物也會動，但動得異常緩慢。在電影的快鏡頭裡，攀緣植物看起來像是活躍的動物，但大多數植物的活動其實只限於不可逆轉的生長。而另一方面，動物則發展出種種的活動方式，其速度超過植物數十萬倍。而且，動物的動作是可逆轉的，可以無數次重複。

動物發展的用以進行快速動作的部件是肌肉。肌肉就是引擎，它像蒸汽機或內燃機一樣，以其貯藏的化學燃料為能量產生機械運動。不同之處在於：肌肉以張力的形式產生直接的機械力，而不是像蒸汽機或內燃機那樣產生氣壓。但肌肉與引擎相似的另外一點是，它們通常憑藉繩索和帶有鉸鏈的槓桿來發揮力量。在人體內，槓桿就是骨骼，繩索就是腱，鉸鏈就是關節。關於肌肉如何通過分子進行活動的方式，人們知之甚多，但我卻感到下面的問題更有趣：我們如何控制肌肉收縮的時間和速度。

你有沒有觀察過構造複雜的人造機器？譬如說，針織機或縫紉機、紡織機、自動裝瓶機或乾草打包機。這些機械利用各式各樣的原動力，如電動馬達或拖拉機。但這些機械在運轉時如何控制時間和速度卻是一個更為複雜的問題。閥門會依次開啟和關閉，綑紮乾草的鋼抓手會靈巧地打結並在最恰當的時刻伸出割刀來切斷細繩。許多人造機器的定時操作是依靠凸輪來完成的。凸輪的發明的確是個輝煌的成就。它利用偏心輪或異形輪把簡單的運轉轉變為複雜的、帶節奏性的運轉。

自動演奏樂器的原理與此相仿。其他樂器，如蒸汽風琴，或自動鋼琴等利用經過按一定模式打孔的紙制捲軸或卡片來發出音調。近年來，這些簡單的機械定時裝置有被電子定時裝置取代的趨向。數字計算機就是個例子。它們是大型的多功能電子裝置，能夠用以產生複雜的定時動作。像計算機這樣的現代電子儀器，其主要元件是半導體，我們所熟悉的晶體管便是半導體的一種形式。

生存機器看起來繞過了凸輪和打孔卡片。它使用的定時裝置和電子計算機有更多的相同之處，儘管嚴格說來，兩者的基本操作方式是不同的。生物計算機的基本單位是神經細胞或所謂神經元。就其內部的工作情況看來，是完全不同於晶體管的。神經元用以在彼此之間通訊的密碼確實有點像計算機的脈衝碼，但神經元作為一個數據處理單位比晶體管複雜得多。一個神經元可以通過數以萬計的接線與其他單位聯繫，而不僅僅是3個。神經元工作起來比晶體管慢些，但就微型化而言，晶體管卻大為遜色。因此，過去20年來微型化是主宰電子工業的一種傾向。關於這一點，下面這個事實很能說明問題：在我們的腦袋裡大約有100億個神經元，而在一個腦殼中最多也只能塞進幾百個晶體管。

植物不需要神經元，因為它們不必移動就能生活下去。但大多數的動物類群都有神經元。在動物的進化過程中，它們可能老早就「發現」了神經元，後來被所有的種群繼承了下來；也有可能是分幾次重新發現的。

從根本上說，神經元不過是一種細胞。和其他細胞一樣，有細胞核和染色體。但它的細胞壁卻形成拉長了的、薄的線狀突出部分。通常一個神經元有一條特別長的「線」，我們稱之為軸突。一個軸突的寬度狹小到只有在顯微鏡下才能辨認，但其長度可能長達好幾英尺，有些軸突甚至和長頸鹿的頸部一樣長。軸突通常由多股集束在一起，構成我們稱之為神經的多心導線。這些軸突從軀體的一部分通向其他部分，像電話幹線一樣傳遞消息。其他種類的神經元具有短的軸突，它們只出現於我們稱之為神經節的密集神經組織中。如果是很大的神經元，它們也存在於大腦里。就功能而言，我們可以認為大腦和計算機是相似的，因為這兩種類型的機器在分析了複雜模式的輸入信號並參考了存貯的數據之後，[*]都能發出複雜模式的輸出信號。

[*]像這樣的陳訴很容易困擾那些望文生義的批評者。當然，他們是對的，大腦與計算機有着很多方面的不同。例如，大腦的內在工作方式就和我們用技術搭建起來的計算機有着很大區別。但這並不能削弱我關於它們功能相似的論述。就功能而言，大腦正是扮演了計算機的角色——處理數據、識別樣式、短期和長期數據儲存、協調操作等等。

當我們提及計算機時，我關於計算機的言論變得令人可喜地或令人恐懼地，看你怎麼看——過時了。我在55頁中提到：「你只能在頭顱里裝下數百顆晶體管。」晶體管現在已經被整合進了集成電路。一個頭顱里能夠裝下的晶體管等價物的數量在今天要數以十億計。我也在58頁提到電腦下國際象棋的水平足以媲美一個業餘選手。現今，除了一些非常職業的選手，廉價家用計算機上的國際象棋程序已經能勝過所有人了。而世界上最好的程序正在與象棋大師進行一系列的挑戰。例如，這是《旁觀者》（Spectator）雜誌的國際象棋通訊員雷蒙德·基恩在該刊1988年10月7日出版的雜誌上寫的：

一個知名選手被計算機擊敗現在似乎還能造成轟動，但可能不會持續太久了。迄今為止，挑戰人類大腦的最危險的金屬怪物被古怪地命名為「沉思」，毫無疑問這是在向道格拉斯·亞當斯（Douglas Adams）致敬。沉思最近一次出風頭是攪得8月份在波士頓舉行的美國公開賽人心惶惶。我現在手頭還沒有沉思的綜合評分，該評分應該是對其在公開瑞士制競賽的成績的嚴格測試。但我注意到了那一場對戰伊戈爾·伊萬諾夫取得的非常引人注目的勝利， 伊萬諾夫曾經擊敗過卡爾波夫！注意，這也許就是國際象棋的未來。

接下來是我們對該局一步一步地重演。下面的文字是基恩對沉思第22步的反應：

精彩的一步……它的想法是讓皇后占據中心……這個想法直接導致了這一場非常快速的勝利……這個驚人的結局……現在黑方皇后的側翼已經被該皇后的侵入而徹底摧毀了。

伊萬諾夫對此的回覆如下：

一次令人絕望的嘗試，計算機滿不在乎地置之不理……最終的蒙羞。沉思忽略了皇后的再次提子，轉而突然將死……黑棋告負。

除了沉思是世界頂尖棋手這一事實，我覺得更令人驚訝的是評論員不得不使用的那些描述人類意識的語言。沉思「滿不在乎地忽略了」 伊萬諾夫的「絕望的嘗試」。沉思被描述為具有侵略性。基恩評論伊萬諾夫說他「希望」能有些什麼結果，但他的語言卻昭示着他應該也願意將「希望」一詞用於沉思的身上。就個人來說，也許我更希望一個計算機程序能夠獲得世界冠軍。人類需要學會謙虛。

大腦對生存機器作出實際貢獻的主要方式在於控制和協調肌肉的收縮。為了達到這個目的，它們需要有通向各個肌肉的導線，也就是運動神經。但對基因的有效保存來說，只有在肌肉的收縮時間和外界事件發生的時間具有某種關係時才能實現。上下頜的肌肉必須等到嘴巴里有值得咀嚼的東西時收縮才有實際意義。同樣，腿部肌肉要在出現值得為之奔跑過去或必須躲避的東西時，按跑步模式收縮才有實際意義。為了這個緣故，自然選擇有利於這樣一些動物，它們具備感覺器官，將外界發生的各種形式的有形事件轉化為神經元的脈衝碼。大腦通過被稱為「感覺神經」的導線與感覺器官——眼、耳、味蕾等一一相連。感覺系統如何發生作用尤其使人感到費解，因為它們識別影像的高度複雜技巧遠勝於最優良、最昂貴的人造機器。如果不是這樣的話，打字員都要成為冗員，因為他們的工作完全可以由識別言語或字跡的機器代勞。在未來的數十年中，打字員還是不會失業的。

從前某個時候，感覺器官可能在某種程度上直接與肌肉聯繫，實際上，今日的海葵還未完全脫離這種狀態，因為對它們的生活方式來說，這樣的聯繫是有效的。

但為了在各種外界事件發生的時間與肌肉收縮的時間之間建立起更複雜的間接聯繫，就需要有大腦的某種功能作為媒介物。在進化過程中，一個顯著的進展是記憶力的「發明」。藉助這種記憶力，肌肉收縮的定時不僅受不久以前而且也受很久以前的種種事件的影響。記憶裝置，或貯存器，也是數字計算機的主要部件。計算機的記憶裝置比我們的記憶力更為可靠，但它們的容量較小，而且在信息檢索的技巧方面遠遜於我們的記憶力。

生存機器的行為有一個最突出的特徵，這就是明顯的目的性。在這裡我指的不僅是生存機器似乎能夠深思熟慮去幫助動物的基因生存下去，儘管事實的確是這樣，我指的是生存機器的行為和人類的有目的的行為更為類似這一事實。我們看到動物在「尋找」食物、配偶或迷途的孩子時，總是情不自禁地認為這些動物在那時的感受和我們自己在尋找時所體驗到的某些感受一樣。這些感受可能包括對某個對象的「欲望」，對這個嚮往的對象形成的「心象」以及存在於心中的「目的」。我們每一個人出於自身的體驗都了解到這一事實：現代生存機器之中至少有一種已經通過進化的歷程，使這個目的性逐漸取得我們稱之為「意識」的特性。我不通曉哲理，因此無法深入探討這個事實的含義。但就目前我們所討論的課題而言，幸而這是無關緊要的。因為我們把機器的運轉說成好像由某種目的性所驅使，而不論其是否真的具有意識，這樣來得方便些。這些機器基本上是非常簡單的，而且無意識地追蹤目標狀態的原理在工程科學中經常應用。瓦特離心調速器便是其中一個典型的例子。

它所牽涉到的基本原理就是我們稱之為負反饋的原理，而負反饋又有多種多樣的形式。一般來說，它是這樣發揮作用的：這種運轉起來好像帶有自覺目的的「目的機器」配有某種度量裝置，它能測量出事物的現存狀態和「要求達到的」狀態之間的差距。機器的這種結構方式使它能在差距越大時運轉得越快。這樣，機器能夠自動地減少差距——稱之為負反饋的道理就在於此——在「要求達到的」狀態實現時，機器能自動停止運轉。瓦特調速器上裝有一對球，它們借蒸汽機的推動力而旋轉。這兩隻球分別安裝在兩條活動連接的杆臂的頂端。隨着球的轉速增大，離心力逐漸抵消引力的結果，使杆臂越來越接近水平。由於杆臂連接在為機器提供蒸汽的閥門上，當杆臂接近水平時，提供的蒸汽就逐漸減少。因此，如果機器運轉得過快，蒸汽的饋給量就會減少，從而機器運轉的速度也就慢下來。反過來，如果機器運轉得過慢，閥門會自動地增加蒸汽饋給量，從而機器運轉的速度也隨着增快。但由於過調量或時滯的關係，這類目的機器常常發生振盪現象。為了彌補這種缺陷，工程師總是設法添加某種設備以減少這種振盪的幅度。

瓦特調速器「要求達到的」狀態是一定的旋轉速度。顯然，機器本身並非有意識地要求達到這個速度。一台機器所謂的「目的」不過是指它趨向於恢復到那種狀態。近代的目的機器把諸如負反饋這樣的基本原理加以發展，從而能夠進行複雜得多的「逼真的」動作。比方說，導彈好像能主動地搜索目標，並且在目標進入射程之後進行追蹤，與此同時，它還要考慮目標逃避追擊的各種迂迴曲折的動作，有時甚至能「事先估計」到這些動作或「先發制人」。這些細節這裡不擬詳談。簡單地說，它們牽涉各式各樣的負反饋、「前饋」以及工程師們熟知的一些其他原理。我們現在已經知道，這些原理廣泛地應用於生命體的運動中。我們沒有必要認為導彈是一種具有任何近似於意識的東西，但在一個普通人眼中，導彈那種顯然是深思熟慮的、目的性很強的動作叫人難以相信，這枚導彈不是由一名飛行員直接控制的。

一種常見的誤解是，認為導彈之類的機器是有意識的人設計和製造的，那麼它必然是處在有意識的人的直接控制下。這種誤解的另一個變種是：計算機並不能真的下棋，因為它們只能聽命於操縱計算機的人。我們必須懂得這種誤解的根源，因為它影響到我們對所謂基因如何「控制」行為的含義的理解。計算機下棋是一個很能說明問題的例子，因此我想扼要地談一下。